變頻技術的產生和發展解決了鍋爐運行中控制的難題，不僅節約能源，降低運行成本，同時使鍋爐對大氣的污染大大減輕，司爐工強度大大改善，也為實現自動化控制提供了良好的幫助。

1、變頻技術

變頻技術是一種電子技術。變頻器是在變頻技術上產生的，它能夠應用在大部分的電機拖動場合，由于它能提供精確的速度控制，因此可以方便地控制機械傳動的升、降和變速運行。變頻器經常被用于系統復雜、工作環境惡劣、高負荷、長時間運行的工況中。由于采用了通訊方式，可以通過PC機來方便地進行組態和系統維護，包括上傳、下載、復制、監控、參數讀寫等。簡單來講變頻器是由三繞組輸人變壓器、整流電路、合成母線、逆變電路、合成濾波電路、控制柜等組成。

目前，變頻調速技術已經被推廣應用到風機、水泵節能改造等上，用途廣泛。

2、變頻器在風機控制系統中的應用

如圖1為變頻器控制風機電動機系統框圖。

圖1 系統框圖

風壓設定通過變頻器的輸人端子設定；壓力傳感器將壓力信號傳送給變頻器；變頻器通過預編程序進行運算，對應不同壓力輸出控制信號，從而控制電動機使風機改變轉速來調節爐膛風壓，爐膛內風壓通過風壓傳感器將信號傳送給變頻器，實現自動控制。

在變頻狀態下，應用變頻器改變風機電機輸入電壓的頻率，從而控制電機的轉速。電機的轉速可以用下面公式表示：

n為轉速、f為頻率、p為電機級數（2、4、6...）

風機的變速運動是利用改變風機轉速來改變風機曲線這種變化關系可以用一組公式來表達：

式中，n－風機轉速；Q－風量；P－風壓；N－功率。值得注意的是：將風量公式（1）與（2）相結合，其結果恰好符合系統曲線公式：

一般使用的風機，其選用風量、風壓通常都超過實際需要。（風量裕量5%－15%，壓力裕量為10%－30%），傳統控制裕量方法大多采用擋板式閥門來調節，用這些方法節流。雖然方法簡單，但實際上是通過人為增加阻力的辦法來達到調節的目的。不僅造成了浪費，還增加了噪音污染。

經過對變頻器的改造具有以下優點：

（1） 實現了自動控制，揭開了鍋爐運行自動化的新篇章。使難以控制的燃燒過程實現了自動化，減少勞動強度。在網絡化日益普及的今天，與普通的點對點硬線連接方式而言，通過高速通訊連接的變頻器系統可以比較大程度上降低系統維護時間、提高生產效率、減少運行成本。

（2） 控制電機的啟動電流。當電機通過工頻直接啟動時，它將會產生7到8倍的電機額定電流。這個電流值將大大增加電機繞組的電應力并產生熱量，從而降低電機的壽命。而變頻調速則可以在零速零電壓啟動（當然可以適當加轉矩提升）。一旦頻率和電壓的關系建立，變頻器就可以按照WF或矢量控制方式帶動負載進行工作。使用變頻調速能充分降低啟動電流，提高繞組承受力，用戶比較直接的好處就是電機的維護成本將進一步降低、電機的壽命則相應增加。

（3） 降低電力線路電壓波動。在電機工頻啟動時，電流劇增的同時，電壓也會大幅度波動，電壓下降的幅度將取決于啟動電機的功率大小和配電網的容量。電壓下降將會導致同一供電網絡中的電壓敏感設備故障跳閘或工作異常，如咒機、傳感器、接近開關和接觸器等均會動作出錯。而采用變頻調速后，由于能在零頻零壓時逐步啟動，則能比較大程度上消除電壓下降。

（4） 可對風機的風量作平滑的無級調速，風機工作在比較佳工作點，工況曲線更符合系統，可提高風機效率，避免了“喘振”現象。穩定了爐膛壓力，滿足工作環境的要求。

（5） 低速運行可以減少磨損，降低噪音，有利于延長電機和風機的使用壽命。

（6） 節能效果顯著。由于比較終的能耗是與電機的轉速成立方比，所以采用變頻后，大大地節約了成本，投資回報更快，用戶也愿意接受。

3、效益與回報

瑞千源自動化公司為東北某大學安裝了四臺02噸刨燃煤供暖鍋爐，其中保持二臺鍋爐每天24小時間斷供暖，每年供暖期6個月，鼓風機功率37kw，引風機為110kw。在鍋爐運行中，電力線路波動較大，經常損毀附近校舍電器，引風機風量偏大，使用檔風插板調節風量，電機功耗基本不變，電能浪費大。根據以上缺點，決定安裝變頻器。安裝變頻調速裝置后風機起動平穩無沖擊電流，運行穩定。

表1 鼓引風機測量參數表

對于剛投人運行的鍋爐，一般因各種原因負荷未達到70%以上時，采用變頻器控制效果更加明顯。如下供熱項目是X市政府批準的新型項目，兩臺卯T鍋爐鼓、引風機都采用變頻器控制，引風機電動機3sokw，鼓風機電動機1印kw，兩臺鍋爐鼓、引風機變頻器一次投人50萬元，結果2（X）5年，2（X巧年負荷分別為30%、印%，在此情況下，鍋爐在低負荷運行，鼓、引風都在低負荷下運轉，兩個采暖期下共用電613725k琪飛。如果不用變頻器控制約用電18以X洲）k不飛，估計兩個采暖期節約1186275k從飛，按每度電0.7元計算，共計節約83萬元。

下面是其鍋爐系統兩種方式實際運行費用對比：

表2 實際運行費用表

一年共節省24萬元，一次性投人控制系統共計40萬元。1年多收回成本。

工業鍋爐風機采用變頻器調速實現風量控制，穩定性和可靠性高，調節特性好。由于變頻器可以非常平滑穩定地調整風量，運行人員可靈活地調控燃燒狀況，提高了鍋爐效率，減少工作強度。變頻調速使電機運行明顯改善，維護量明顯減少，同時大大減少和機械系統變速機構和控制機構。使系統更加方便操作，設備工作效率明顯提高，系統采用過流、過壓、瞬時斷電、短路、欠壓、缺相等多種保護，避免了因此贊成電機燒損而影響生產所帶來的直接和間接經濟損失，更為重要是它的節能效果取得了可觀的經濟效益。

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